电动化车辆和用于逐渐调整显示的荷电状态的方法与流程

本公开涉及一种电动化车辆和一种用于逐渐调整电池的显示的荷电状态的方法。具体地，调整显示的荷电状态，使得其逐渐收敛于估计的荷电状态。

背景技术：

减少汽车燃料消耗和排放的需求是众所周知的。因此，正在开发减少或完全消除对内燃发动机的依赖的车辆。电动化车辆是当前为此目的而开发的一种类型的车辆。一般而言，电动化车辆与常规的机动车辆不同，因为它们由一个或多个电池供电的电机选择性地驱动。相比之下，常规的机动车辆完全依靠内燃发动机来驱动车辆。

高压电池组通常为电动化车辆的电机和其他电气负载供电。电池组包括多个电池单元，所述多个电池单元必须周期性地充电以补充为这些负载供电所必需的能量。电动化车辆被配置成估计电池组的荷电状态并将该信息中继给用户，使得向用户提供关于电动化车辆的范围的相关信息。

技术实现要素：

根据本公开的示例性方面的电动化车辆尤其包括：电池；显示器，其被配置成显示所述电池的荷电状态；以及控制器，其被配置成调整显示的荷电状态使得所述显示的荷电状态逐渐收敛到所述电池的估计的荷电状态。

在前述电动化车辆的其他非限制性实施例中，所述控制器被配置成基于电池的充电率和放电率中的一者的预定因子来调整显示的荷电状态，直到所述显示的荷电状态基本上等于估计的荷电状态。

在前述电动化车辆的任一者的其他非限制性实施例中，所述预定因子根据电池是在充电还是在放电而不同，并且还根据显示的荷电状态是否小于或等于估计的荷电状态而不同。

在前述电动化车辆的任一者的其他非限制性实施例中，当电池在放电并且显示的荷电状态超过估计的荷电状态时，所述预定因子是电池的放电率的两倍。

在前述电动化车辆的任一者的其他非限制性实施例中，当电池在放电并且估计的荷电状态超过显示的荷电状态时，所述预定因子是放电率的一半。

在前述电动化车辆的任一者的其他非限制性实施例中，当电池在充电并且显示的荷电状态超过估计的荷电状态时，所述预定因子是电池的充电率的一半。

在前述电动化车辆的任一者的其他非限制性实施例中，当电池在充电并且估计的荷电状态超过显示的荷电状态时，所述预定因子是充电率的两倍。

在前述电动化车辆的任一者的其他非限制性实施例中，所述控制器被配置成识别所述电池的显示的荷电状态与估计的荷电状态之间的差异。

在前述电动化车辆的任一者的其他非限制性实施例中，所述控制器监测电动化车辆的驾驶循环之间的差异。

在前述电动化车辆的任一者的其他非限制性实施例中，所述控制器被配置成在第一驾驶循环期间计算第一估计的荷电状态，所述控制器使所述显示器显示所述第一估计的荷电状态，所述控制器被配置成在不同于所述第一驾驶循环的第二驾驶循环期间计算第二估计的荷电状态，并且如果所述第二估计的荷电状态与所述第一估计的荷电状态不同，则所述控制器被配置成调整所述显示的荷电状态使得所显示的荷电状态从第一荷电状态逐渐收敛到估计的荷电状态。

在前述电动化车辆的任一者的其他非限制性实施例中，在第一驾驶循环结束时计算第一估计的荷电状态，并且在第二驾驶循环开始时计算第二估计的荷电状态。

在前述电动化车辆的任一者的其他非限制性实施例中，所述电动化车辆包括电机，并且电池能够输出电力以操作电机。

在前述电动化车辆的任一者的其他非限制性实施例中，所述电动化车辆包括电耦合到控制器的人机界面，并且所述人机界面包括显示器。

根据本公开的示例性方面的方法尤其包括：调整电动化车辆的电池的显示的荷电状态，使得所述显示的荷电状态逐渐收敛到电池的估计的荷电状态。

在前述方法的其他非限制性实施例中，所述调整步骤包括：基于电池的充电率和放电率中的一者的预定因子来调整显示的荷电状态，直到所述显示的荷电状态基本上等于估计的荷电状态。

在前述方法的任一者的其他非限制性实施例中，所述预定因子根据电池是在充电还是在放电而不同，并且还根据显示的荷电状态是否小于或等于估计的荷电状态而不同。

在前述方法的任一者的其他非限制性实施例中，所述方法包括识别电池的显示的荷电状态与估计的荷电状态之间是否存在差异，并且仅在识别所述差异时才执行所述调整步骤。

在前述方法的任一者的其他非限制性实施例中，所述方法包括监测所述电动化车辆的驾驶循环之间的差异。

在前述方法的任一者的其他非限制性实施例中，所述方法包括：在第一驾驶循环期间计算第一估计的荷电状态；显示第一估计的荷电状态；在不同于第一驾驶循环的第二驾驶循环期间计算第二估计的荷电状态；如果第二估计的荷电状态与第一估计的荷电状态不同，则调整显示的荷电状态，使得显示的荷电状态从第一荷电状态逐渐收敛到估计的荷电状态。

在前述方法的任一者的其他非限制性实施例中，在第一驾驶循环结束时计算第一估计的荷电状态，并且在第二驾驶循环开始时计算第二估计的荷电状态。

附图说明

图1示意性地示出了电动化车辆的动力传动系统。

图2示出了包含图1的动力传动系统并且位于相对于电池系统的充电位置的电动化车辆。

图3示出了示例性车厢，并且具体地，示出了示例性人机界面。

图4是表示根据本公开的示例性方法的流程图。

图5是表示图4的示例性方法的方面的流程图。

图6是可以使用所述方法的示例性情况的图形表示。

具体实施方式

本公开涉及一种电动化车辆和一种用于逐渐调整显示的荷电状态的方法。一种示例性电动化车辆包括：电池；显示器，其被配置成显示所述电池的荷电状态；以及控制器，其被配置成调整显示的荷电状态使得所述显示的荷电状态逐渐收敛到所述电池的估计的荷电状态。当电池的估计的荷电状态突然改变时，本公开特别有益，所述突然改变可能在改变驾驶循环时发生。在这种情况下，因为逐渐调整显示的荷电状态，所以用户不会察觉到荷电状态的突然改变。以这种方式，用户不会因电池的荷电状态的突然改变而困惑或惊慌，这导致消费者信心的提高。这些和其他益处将从以下描述体现出来。

现在参考附图，图1示意性地示出了电动化车辆12的动力传动系统10，电动化车辆12被示出为电池电动车辆(bev)。尽管描绘为bev，但是应当理解，本文描述的概念不限于bev，而是可以扩展到其他电动化车辆，包括但不限于插电式混合动力电动车辆(phev)。因此，尽管在此实施例中未示出，但是电动化车辆12可以配备有内燃发动机，所述内燃发动机可以单独使用或与其他能源组合使用以推进电动化车辆12。此外，本公开扩展至任何混合动力或电动车辆，包括全混合动力、并联混合动力、串联混合动力、轻度混合动力和微混合动力等等。

在非限制性实施例中，电动化车辆12是仅通过电力(诸如通过电机14)推进的纯电动车辆，而无需内燃发动机的任何辅助。电机14可以操作为电动马达、发电机、或二者。电机14接收电力并提供旋转输出功率。电机14可以连接到齿轮箱16，用于以预定的齿轮比调整电机14的输出扭矩和转速。齿轮箱16通过输出轴20连接到一组驱动轮18。高压总线22通过逆变器26将电机14电连接到电池组24(即，“电池”)。电机14、齿轮箱16和逆变器26可以统称为变速器28。

电池组24是示例性电动化车辆电池。电池组24可以是高压牵引电池组，其包括能够输出电力以操作电机14和/或电动化车辆12的其他电气负载的多个电池总成25(即，通常称为阵列的电池单元分组)。其他类型的能量存储装置和/或输出装置也可以用于对电动化车辆12供电。

电动化车辆12还可以包括充电系统30，用于周期性地对电池组24的能量存储装置(例如，电池单元)充电。充电系统30可以连接到外部电源，诸如电网电源48(图2)，以接收电力并将电力分配给能量存储装置。例如，在一个非限制性实施例中，充电系统30包括充电端口32，充电端口32位于电动化车辆12上。充电端口32适于选择性地从外部电源接收电力，诸如从连接到外部电源的电力电缆接收电力，然后将电力分配给电池组24以对能量存储装置充电。

充电系统30还可以配备有电力电子器件，所述电力电子器件用于将从外部电力供应接收的ac电力转换为dc电力，以对电池组24的能量存储装置充电。充电系统30还可以适应来自外部电力供应的一个或多个常规电压源(例如，110伏、220伏等)。

图1所示的动力传动系统10是高度示意性的，并且不意图限制本公开。动力传动系统10可以在本公开的范围内替代地或另外采用各种附加部件。

图2示意性地描绘了停放在结构34附近的充电位置的图1的电动化车辆12。结构34可以是住宅建筑、商业建筑、停车库或任何其他结构。在非限制性实施例中，结构34是位于电动化车辆12的所有者/操作者家中的车库。应当理解，图2的各种部件被示意性地示出，以更好地说明本公开的特征。

用于对电动化车辆12的电池组24充电的电池系统36可以安装到结构34的表面38，诸如墙壁或地板。电池系统36可以通过第一电力电缆42电耦合到电源插座40。第二电力电缆44在电池系统36和电动化车辆12的充电端口32之间延伸。第二电力电缆44的车辆耦合器46(诸如插头)耦合到充电端口32以允许电力从电池系统36传输到电动化车辆12，并且更具体地，传输到电动化车辆12的电池组24。

一旦第一电力电缆42连接到电源插座40，电网电源48就可以向电池系统36供电。在非限制性实施例中，电网电源48是ac电源，其以110伏特或220伏特向电池系统36输入电力。供应给电池系统36的电力可以存储在其中，然后选择性地用于对电动化车辆12的电池组24充电。因此，即使从电网电源48不可获得电力，电池系统36也可以用于对电动化车辆12的电池组24充电。虽然图2示出了一个示例性电池系统布置，但是本公开不限于图2的特定布置。

返回参考图1，电动化车辆12包括控制器50，用于监测和/或控制与电动化车辆12相关联的动力传动系统10的各个方面。例如，控制器50可以与电池组24、充电系统30和充电端口32通信。控制器50还可以与各种其他车辆部件通信并监测其他车辆状况。控制器50包括电子器件、软件或两者，以执行用于操作电动化车辆12的必要控制功能。

在一个非限制性实施例中，控制器50是车辆系统控制器和动力传动系统控制模块(vsc/pcm)的组合。虽然其被示为单个装置，但是控制器50也可以包括呈多个硬件装置的形式的多个控制器，或具有一个或多个硬件装置的多个软件控制器。控制器局域网(can)52允许控制器50与电动化车辆12的各种部件以及电池系统36通信。

电动化车辆12还包括显示器，在该示例中，所述显示器是人机界面54(即hmi54)的一部分。如图2和图3中总体所示，人机界面54提供在车厢中并且可由电动化车辆12内的用户访问。人机界面54由交互式显示器提供，在此示例中，诸如图形用户界面(gui)。在一个特定示例中，人机界面54包括触摸屏58，触摸屏58被配置成向用户显示信息并允许用户提供输入。本公开扩展到其他类型的显示器，并且不限于人机界面。

控制器50与人机界面54通信。一个示例性人机界面54至少部分地由福特汽车公司(fordmotorcompany)商业销售的系统提供。除了其他功能之外，控制器50被配置成经由人机界面54显示电池组24的荷电状态。

图3示出了示例性车厢56，并且具体地，示出了车载信息娱乐(ivi)系统57。车载信息娱乐系统57包括人机界面54。人机界面54包括触摸屏58，触摸屏58被配置成向用户显示信息并允许用户通过触摸触摸屏58来提供输入。虽然本文中示出和描述了触摸屏58，但是本公开不限于触摸屏，而是扩展到其他类型的显示器和人机界面。

除了其他功能之外，控制器50被配置成在人机界面54上显示电池组24的荷电状态。在图3中，例如，在框60中显示荷电状态。示例性的显示的荷电状态为80％。然而，荷电状态可以显示在车辆内的其他位置，诸如仪表板。

控制器50被配置成在电动化车辆12的操作期间周期性地且连续地估计电池组24的荷电状态。控制器50可以使用考虑多个因子的一个或多个算法来估计电池组24的荷电状态，所述多个因子诸如充电率、充电电压、放电率、放电电压、电池容量、驾驶循环、电池材料、环境温度、环境压力、湿度等。换句话说，控制器50被编程为重复执行一种或多种类型的计算，所述计算在电动化车辆12在使用中时连续估计电池组24的荷电状态。

对于所有意图和目的，电池组24的估计的荷电状态被视为电池组24的实际荷电状态。即，在某些状况下，控制器50使用的算法更准确并且代表电池组24的实际荷电状态。例如，在驾驶状况期间(即，当电动化车辆12正在行驶时)由控制器50确定的估计的荷电状态可能比在无负载状况期间(诸如，当车辆停放着时或在车辆初始起动期间)确定的估计的荷电状态稍微不准确。

在大多数操作状况期间，控制器50估计电池组24的荷电状态，并命令人机界面54显示估计的荷电状态。换句话说，显示的荷电状态(例如，其是经由人机界面54的框60向用户显示的荷电状态)与估计的荷电状态相同。然而，如果估计的荷电状态突然改变(这可能在改变驾驶循环时或在其他状况下发生)，则本公开不会将突然改变中继给用户，而是逐渐调整显示的荷电状态直到其收敛于估计的荷电状态。现在将参考图4和图5的流程图以及图6的图形表示详细地描述本公开的这个方面。

图4是表示根据本公开的示例性方法100的流程图。在方法100中，控制器50在102处使用一个或多个算法来估计电池组24的荷电状态，如上所述。继而，控制器50在104处命令人机界面54显示估计的荷电状态，使得其对用户可见。

在106处，控制器50使用与步骤102中相同的算法继续周期性地估计电池组24的荷电状态，并监测估计的荷电状态的突然改变。在本公开中，突然改变是在预定时间段内发生的在预定范围之外的改变。例如，预定范围可以是3％，并且预定时间段可以是10秒。因此，如果状况是使得估计的荷电状态在2秒内改变8％，则控制器50将认为这是一个突然的改变。本公开不限于这些特定阈值，而是扩展到其他预定范围和时间段。

替代地或另外，突然改变是在驾驶循环之间在预定范围之外发生的改变。例如，如果用户在晚上将电动化车辆12驾驶到其车库中并且以估计和显示的荷电状态80％将其停放，则用户将期望控制器50存储该荷电状态值并且例如在第二天早晨起动电动化车辆12时显示相同的或基本相同的荷电状态。然而，如上文总体讨论的，控制器50的估计的荷电状态在起动时可以比在电动化车辆12被驾驶时更准确。因此，在起动时，控制器50可以估计第二天早晨电池组24的荷电状态是70％。尽管在较长时间段内发生改变，但是驾驶循环之间的这种改变也被认为是突然改变。应当理解，这些仅是示例性的突然改变。本公开扩展到其他突然改变。实际上，本公开可以扩展到导致估计的荷电状态和显示的荷电状态之间的任何差异的任何改变。

在108处，当估计的荷电状态突然改变时，控制器50使人机界面54例如调整显示的荷电状态(即，框60中的值)，使得显示的荷电状态逐渐收敛到电池组24的估计的荷电状态。当显示的荷电状态达到估计的荷电状态时，所述方法返回到开始。如上所述，逐渐调整显示的荷电状态避免了不必要地使用户对荷电状态的突然改变感到惊慌或困惑，这导致消费者信心的提高。

图5是表示方法100的步骤108的细节的流程图。通常，在步骤108中，控制器50基于电池组24的充电率和放电率中的一者的预定因子来调整显示的荷电状态，直到显示的荷电状态基本上等于估计的荷电状态。在本公开中，所述预定因子根据电池组24是在充电还是在放电而不同，并且还根据显示的荷电状态是否小于或等于估计的荷电状态而不同。

在一个特定示例中，控制器50在110处考虑电池组24是在充电还是在放电。当电池组24在放电时，控制器50在112处考虑显示的荷电状态是否超过估计的荷电状态。如果是，控制器50在114处以电池组24的放电率的两倍(即“2x”)的速率调整显示的荷电状态，直到显示的荷电状态基本上等于估计的荷电状态。在这种情况下，预定因子是电池组24的放电率的两倍。然而，本公开不限于任何特定的预定因子。例如，可以使用大于1的任何预定因子(诸如3)来调整显示的荷电状态。

如果显示的荷电状态小于估计的荷电状态，如在112处所确定的，则控制器50使用预定因子一半(即“0.5x”)，并在116处以放电率的一半的速率调整显示的荷电状态，直到显示的荷电状态基本上等于估计的荷电状态。再者，本公开不限于预定因子一半。预定因子可以是小于1的任何数字，例如，诸如三分之一。

继续参考图5的示例，如果控制器50在110处确定电池组24在充电，则控制器50在118处考虑显示的荷电状态是否超过估计的荷电状态。如果是，则控制器50使用充电率的一半的预定因子，并且在120处，以充电率的一半的速率调整显示的荷电状态，直到显示的荷电状态基本上等于估计的荷电状态。同样地，如果显示的荷电状态小于估计的荷电状态，如在118处所确定的，则控制器50使用预定因子两倍，并在122处以充电率的两倍的速率调整显示的荷电状态，直到显示的荷电状态基本上等于估计的荷电状态。

如从以上可以理解，方法100逐渐调整显示的荷电状态，使得用户不会察觉到估计的荷电状态的突然改变。以这种方式，本公开将显示的荷电状态混合到估计的荷电状态。还应当理解，本公开不限于方法100的特定细节。再者，预定因子两倍和一半仅是示例性的。此外，如果预定因子未使得显示的荷电状态在预定时间内收敛到估计的荷电状态，则可以实时地改变预定因子。

图6是其中方法100可能是有益的示例性情况的图形表示。应当理解，方法100可以用在其他情况中。在图6中，纵轴是荷电状态，和横轴是时间。显示的荷电状态由虚线表示，而估计的荷电状态由实线表示。

在时间t1，控制器50估计电动化车辆12的荷电状态为90％。例如，控制器50还经由人机界面54向用户显示90％的荷电状态。在时间t1和t2之间，电动化车辆12正在被驾驶，诸如从用户的办公室到其家，并且因此控制器50估计电池组24的荷电状态持续降低。在此示例中，估计的荷电状态在时间t1和t2之间从90％下降到80％。此外，显示的荷电状态等于这些时间之间的估计的荷电状态，因为控制器50没有识别估计的荷电状态的任何突然改变。换句话说，参考方法100，控制器50确定在时间t1和t2之间对106的回答是“否”。

在此示例中，用户已经在时间t2将电动化车辆12停放在其家中。此时，人机界面54显示80％的荷电状态。在时间t2和t3之间，电动化车辆12被停放并关闭。另外，在时间t2和t3之间，电动化车辆12可能是插电的，如图2所示，经历这样一个过程，其中预期电动化车辆12的荷电状态保持基本恒定，在这种情况下为80％。

在时间t3(其可能在当天晚些时候或第二天早晨)，用户拔出车辆耦合器46，重新进入电动化车辆12，起动电动化车辆12，并开始驾驶。因此，电动化车辆12在时间t2和t3处于不同的驾驶循环。具体地说，时间t2是第一驾驶循环的结束，并且时间t3是第二驾驶循环的开始。

在时间t3，方法100始于步骤106，并且控制器50估计电池组24的荷电状态。在此示例中，控制器50估计电池组24的荷电状态是75％，其小于在时间t2处估计的荷电状态80％。为此，控制器50被配置成将先前显示的荷电状态存储在存储器中并将实时估计与那些存储的值进行比较。

在106处，在时间t2和t3之间的估计的荷电状态的差异被认为是所述方法中的突然改变。因此，控制器50不向用户显示突然改变的荷电状态。而是，所述方法前进到步骤108，并且显示来自时间t2的存储的荷电状态，在此示例中为80％，并且逐渐调整显示的荷电状态，使得其收敛于估计的荷电状态。

在此示例中，在时间t3，车辆12正在行驶并且因此电池组24正在放电。因此，控制器50在110处回答“放电”，并且移动到图5中的流程图的右手侧。此外，因为显示的荷电状态(80％)大于估计的荷电状态(75％)，所以控制器50在112处回答“大于”，并且继续在114处以电池的放电率的两倍的速率调整显示的荷电状态，直到在时间t4显示的荷电状态等于估计的荷电状态。换句话说，在时间t3和t4之间，显示的荷电状态的斜率是估计的荷电状态的斜率的两倍。

在时间t4，估计的荷电状态和显示的荷电状态基本上彼此相等，约为70％。在时间t4和t5之间，电池组24连续放电，但是估计的荷电状态没有突然改变，并且因此显示的荷电状态等于估计的荷电状态。再者，本文提供图6的示例仅用于解释的目的，并且本公开扩展到其他示例，包括其他驾驶循环和其他驾驶状况/情况。

应当理解，诸如“大约”、“基本上”和“大体上”的术语并非意图是无边界术语，并且应解释为与本领域的技术人员将解释那些术语的方式一致。

尽管不同示例将特定部件示出在图示中，但是本公开的实施例不限于那些特定组合。可以将来自示例中的一个的部件或特征中的一些与来自示例中的另一个的特征或部件组合使用。此外，本公开的各个附图不一定按比例绘制，并且一些特征可能会被放大或最小化以示出特定部件或布置的某些细节。

本领域普通技术人员将理解，上述实施例是示例性而非限制性的。即，本公开的修改将落入权利要求的范围内。因此，应研习随附权利要求来确定其真实范围和内容。

根据实施例，本发明的特征还在于电机，电池能够输出电力以操作电机。

根据实施例，本发明的特征还在于电耦合到控制器的人机界面，所述人机界面包括显示器。